有機化學/酮和醛

醛 () 和酮 () 都是羰基化合物。它們是有機化合物，其中羰基碳連線到羰基碳由 H 原子滿足，而酮則由碳滿足其兩個空位。

醛和酮的命名

酮的命名是將烷烴名稱中的-e替換為-one。碳鏈的編號使得酮碳，稱為羰基，獲得最小的數字。例如，將被命名為 2-丁酮，因為其根結構是丁烷，並且酮基位於第二碳上。

或者，酮的官能團命名法也被 IUPAC 認可，其方法是按字母順序命名連線到羰基的取代基，最後加上“酮”字。上述 2-丁酮的例子也可以用這種方法命名為乙基甲基酮。

如果同一個結構上存在兩個酮基，則將在烷烴名稱後面新增-dione，例如庚烷-2,5-二酮。

醛將烷烴的-e結尾替換為-al表示醛。由於醛總是位於編號為一的碳上，因此不需要數字表示。例如，戊烷的醛將簡稱為戊醛。

醛的 -CH=O 基團被稱為甲醯基。當甲醯基連線到環上時，環的名稱後面加上字尾“甲醛”。例如，帶有甲醯基的己烷環被稱為環己烷甲醛。

沸點和鍵角

醛和酮的極性以其羰基的高偶極矩為特徵，這使得它們成為相當極性的分子。它們比烯烴和醚更極性，儘管由於它們缺乏氫，它們不能像醇那樣參與氫鍵，因此它們的相對沸點高於烯烴和醚，但低於醇。

羰基與其取代基之間的典型鍵角顯示出與 120 度的三面角輕微偏差，其中 O=C-R 鍵之間的鍵角略高於羰基碳上的 R-C-R 鍵（其中 R 為任何取代基）。

製備醛和酮

製備醛

伯醇部分氧化為醛

該反應使用吡啶鎓氯鉻酸 (PCC) 在無水條件下進行（如果有水存在，醇將進一步氧化為羧酸）。

從脂肪酸製備

${\ce {Ca(COOH)2 ->[\Delta] HCHO + CaCO3}}$

${\ce {(CH3COO)2Ca ->[\Delta] CH3COCH3 + CaCO3}}$

${\ce {(CH3COO)2Ca + (HCOO)2Ca -> CH3CHO}}$

斯蒂芬還原

${\ce {R-CN + SnCl2 + HCl -> R-CH=NH2+Cl- ->[H^+/H_2O] R-CHO}}$

這裡使用硫作為毒化劑，以防止生成的醛氧化成羧酸。更多詳細資訊請參見維基百科文章。

羅森蒙德反應

${\ce {R-COCl + Pd + BaSO4 + S -> R-CHO}}$

(使用二甲苯作為溶劑)

製備酮

從格氏試劑

${\ce {RCOOR' + R'MgX ->RCOR + R'OH}}$

                    R'            R'      OH  
                    |             |       |

${\ce {RC=O + R'MgX -> R-CO-MgX -> R-C-OH + Mg-X}}$

|                   |             |  
O-R'                OR'           OR'

從腈

RCN + R'MgX ----> RCOR'(水解後) HCN 不與 RMgX 反應，因為 HCN 具有酸性氫，導致形成 RH。

從偕二鹵代烴

RCCl₂R + 強鹼 ----> RCOR

奧彭瑙氧化

試劑是叔丁醇鋁，溶劑是丙酮

ROH + 丙酮 ----> 酮 + 異丙醇這種氧化不會影響雙鍵，在這種氧化中酮起氧化劑的作用，這與梅爾溫-龐多夫還原正好相反

芳香族化合物的傅-克醯基化

芳香環在 AlCl₃ 的存在下與羧酸氯 (RCOCl) 反應，形成 ArCOR 形式的芳基酮。

仲醇氧化成酮

仲醇可以使用酸化的重鉻酸鉀 (VI) 氧化成酮，並在迴流下加熱。

橙色的重鉻酸根離子 (VI)，Cr2O72-，被還原成綠色的 Cr3+(aq) 離子。

烯烴的臭氧化反應

臭氧化反應是指雙鍵完全斷裂，烯烴分子轉化為兩個較小的分子。

臭氧化反應（臭氧裂解）分兩個步驟進行：首先，臭氧加成到雙鍵上，形成臭氧化物；其次，臭氧化物水解生成裂解產物。

將臭氧氣體通入四氯化碳等惰性溶劑中的烯烴溶液中；蒸發溶劑，將臭氧化物留下，形成粘稠的油狀物。這種不穩定、易爆的化合物不能提純，但可以直接用水分解，通常在還原劑存在下進行。如果使用氧化劑，可氧化醛或酮，如果可氧化，可進一步氧化成羧酸，而還原劑則不會這樣

在裂解產物中，每個原來雙鍵的碳原子都連線著一個雙鍵的氧原子。

還原劑的作用是防止過氧化氫的形成，過氧化氫會與醛和酮反應。（醛類，RCHO，通常為了便於分離而轉化為酸，rCOOH。）

機理

烯烴和臭氧透過 1,3-偶極環加成反應形成中間產物臭氧化物。接下來，臭氧化物透過逆向 1,3-偶極環加成反應轉化為相應的羰基氧化物（也稱為克里格中間體或克里格兩性離子）和醛或酮。氧化物與醛或酮再次透過 1,3-偶極環加成反應或生成相對穩定的臭氧化物中間體（三氧雜環戊烷）。

The reaction mechanism of ozonolysis. — 臭氧化的反應機理。

炔烴的水合

在強酸中，水被加到炔烴中。所用的強酸是硫酸和汞酸。

酮-烯醇互變異構

在酸 (H+) 或鹼 (OH-) 的存在下，醛或酮會與烯醇形成平衡，其中羰基的雙鍵遷移形成羰基和 α (α) 碳之間的雙鍵。

在酸的存在下，氧基團會發生質子化，水會奪取 α (α) 氫。

在鹼的存在下，α 氫會發生去質子化，水中的氫會被羰基氧奪取。

這是酮和醛的一個重要特徵，被稱為酮-烯醇互變異構或酮-烯醇互變異構，即羰基化合物在兩種形式之間的平衡。

必須強調的是，酮和烯醇形式是兩種不同的化合物，而不是異構體。它們被稱為彼此的互變異構體。這種平衡的存在需要 α-氫：那些不擁有 α-氫的化合物被稱為不可烯醇化酮。

醛和酮的反應

與羰基碳的反應

由於醛和酮含有極性羰基，部分帶正電的碳原子可以充當親電試劑。強親核試劑和弱親核試劑都能進攻這個羰基碳，從而導致分子發生淨加成反應。

親核加成

與氰化物反應，發生親核加成反應生成羥基腈

RR'C=O + CN^- + H⁺ → RR'COHCN

例如丙酮 → 2-羥甲基丙腈

與羰基氧的反應

部分帶負電的氧原子可以充當親核試劑，或被親電試劑進攻。

氧化

使用強氧化劑，例如託倫試劑 (Ag₂O 在氨水中) 酸化的重鉻酸鹽，貝內迪克特/菲林試劑 (本質上是鹼性的 Cu⁺²)；醛類可以被氧化成羧酸，而酮類不能。這是一種測試樣品化合物中是否存在醛的方法：醛類與託倫試劑反應後會變成羧酸，而酮類則不會反應。當醛類與菲林試劑反應時，會得到紅色沉澱（由於形成了 Cu₂O）。

誘導效應和希臘字母賦值

羰基具有很強的吸電子性，相鄰的碳原子受誘導的影響。以羰基為參考，相鄰的碳原子使用希臘字母命名，按照與羰基的距離順序。α (α) 碳直接連線到羰基，β (β) 碳連線到 α 碳，γ (γ) 連線到 β (β)，以此類推。

由於部分正電荷的誘導效應，特別容易被去除。